Морская вода — один из самых богатых ресурсов на Земле, перспективный как в качестве источника водорода (желательно в качестве источника чистой энергии), так и в качестве источника питьевой воды в засушливом климате. Но даже несмотря на то, что технологии разделения воды, способные производить водород из пресной воды, стали более эффективными, морская вода остается проблемой.

Исследователи из Университета Хьюстона сообщили о значительном прорыве в новом катализаторе реакции выделения кислорода, который в сочетании с катализатором реакции выделения водорода позволил достичь плотности тока, способной удовлетворить промышленные потребности, при этом требуя относительно низкого напряжения для начала электролиза морской воды.

Исследователи говорят, что устройству, состоящему из недорогих нитридов неблагородных металлов, удается избежать многих препятствий, которые ограничивали предыдущие попытки недорого производить водород или безопасную питьевую воду из морской воды. Работа описана в Nature Communications.

Чжифэн Рен, директор Техасского центра сверхпроводимости в UH и соответствующий автор статьи, сказал, что основным препятствием является отсутствие катализатора, который мог бы эффективно расщеплять морскую воду для производства водорода, не выделяя при этом свободные ионы натрия, хлора и кальция. и другие компоненты морской воды, которые после освобождения могут оседать на катализаторе и делать его неактивным. Ионы хлора представляют особую проблему, отчасти потому, что для высвобождения хлора требуется лишь немного более высокое напряжение, чем для высвобождения водорода.

Исследователи протестировали катализаторы с морской водой, взятой из залива Галвестон у побережья Техаса. Рен, доктор медицинских наук, профессор физики в UH, сказал, что он также будет работать со сточными водами, обеспечивая еще один источник водорода из воды, который в противном случае непригоден для использования без дорогостоящей очистки.

«Большинство людей используют чистую пресную воду для производства водорода путем расщепления воды», — сказал он. «Но доступность чистой пресной воды ограничена».

Чтобы решить эти проблемы, исследователи разработали и синтезировали трехмерный катализатор реакции выделения кислорода ядро-оболочка, используя нитрид переходного металла, с наночастицами, изготовленными из соединения никель-нитрид железа, и наностержнями никель-молибден-нитрид на пористой пене никеля.

Первый автор Ло Ю, постдокторант из UH, который также связан с Центрально-Китайским педагогическим университетом, сказал, что новый катализатор реакции выделения кислорода был соединен с ранее описанным катализатором реакции выделения водорода из наностержней никель-молибден-нитрида.

Катализаторы были интегрированы в двухэлектродный щелочной электролизер, который может питаться отходящим теплом через термоэлектрическое устройство или от батареи типа АА.

Напряжения элементов, необходимые для создания плотности тока 100 миллиампер на квадратный сантиметр (мера плотности тока или мА см-2), варьировались от 1,564 В до 1,581 В.

Напряжение имеет большое значение, сказал Ю, потому что, хотя для производства водорода требуется напряжение не менее 1,23 В, хлор производится при напряжении 1,73 В, а это означает, что устройство должно быть способно создавать значимые уровни плотности тока при напряжении. между двумя уровнями.

Помимо Рена и Ю, в число исследователей статьи входят Цин Чжу, Шаовэй Сун, Брайан МакЭлхэнни, Дежи Ван, Чуньчжэн Ву, Чжаоцзюнь Цинь, Цзиминь Бао и Шуо Чен, все из UH; и Ин Юй из Центрально-Китайского педагогического университета.

Получайте последние новости науки с помощью бесплатных информационных бюллетеней ScienceDaily, обновляемых ежедневно и еженедельно. Или просматривайте ежечасно обновляемые ленты новостей в вашей программе чтения RSS:

Расскажите нам, что вы думаете о ScienceDaily — мы приветствуем как положительные, так и отрицательные комментарии. Есть проблемы с использованием сайта? Вопросы?